Guide d`utilisation des données CO restituées à partir des

Guide d’utilisation des données CO restituées à partir des données IASI
avec le code de restitution FORLI (LATMOS-ULB)
Important :
• Ces données ont été traitées au LATMOS en utilisant un code de restitution, FORLI (Fast Optimal Retrievals on
Layers for IASI), développé à l’ULB (Université Libre de Bruxelles). Toute présentation de ces données doit
mentionner “données de CO fournies par le LATMOS/CNRS et l’ULB” ou “CO data provided by LAMOS/CNRS and
ULB”.
• En cas de publication, si le travail présenté fait une utilisation importante de ces données, une participation à la
liste des co-auteurs devra être offerte. Pour toute utilisation de ces données dans une publication, merci de
contacter Cathy Clerbaux ([email protected]).
• Nous sommes intéressés par vos retours concernant la qualité des données, l’utilité des “flags” de qualité et/ou si
vous trouvez des choses fausses ou étranges dans les données.
• Depuis le 2 décembre 2010, un nouveau “flag” a été ajouté en 7ème colonne pour indiquer quand les profils de
température issus des données Eumetsat de niveau 2 et utilisés dans la restitution du CO, sont restitués par
régression linéaire (http://www.eumetsat.int/Home/Main/News/ProductServiceNews/802463?l=en). Ce nouveau
“flag” est donné pour information. Il n’est pas pris en compte dans la définition du “super flag” de qualité. Il est égal
à 0 quand le profil de température est restitué par estimation optimale et il est égal à 1 quand le profil de
température est restitué par régression linéaire.
Version de FORLI :
Toutes les données IASI ont été traitées avec la dernière version du code de restitution, v20100815.
Comment lire les données depuis le 2 décembre 2010 :
Chaque fichier contient les données pour un jour d’observation. Dans chaque fichier, chaque ligne correspond à une observation.
Les noms de fichiers contiennent la date d’observation. Leur structure est :
iasi_CO_LATMOS_ULB_YYYYMMDD_vXXXXXXXX.txt
où : YYYY = année, MM = mois, DD = jour, XXXXXXXX = numéro de version du code de restitution.
Les données sont organisées en 60 colonnes :
latitude et longitude
colonnes 1 et 2
date (yyyymmdd) et heure (hhmmss)
colonnes 3 et 4
colonne 5
angle zénithal solaire
champ de vue de IASI (0, 1, 2 ou 3)
colonne 6
information sur la méthode de restitution des profils de température des données Eumetsat de
colonne 7
niveau 2 (voir ci-dessus)
colonnes 8 à 15
« flags » de qualité (voir ci-dessous)
« super flag » de qualité (voir ci-dessous)
colonne 16
couverture nuageuse dans le pixel fournie par Eumetsat (en %, entre 0 et 25 %)
colonne 17
colonne 18
degrés de liberté du signal (DOFS, ~nombre d’informations indépendantes dans le signal associées à
la distribution verticale du CO)
moyenne quadratique du résidu de l’ajustement (en W/m2/cm-1)
colonne 19
colonne 20
biais du résidu de l’ajustement (en W/m2/cm-1)
colonne totale de CO (en molec.cm-2)
colonne 21
colonne 22
erreur relative sur la colonne totale de CO (rapport erreur_observation/observation)
Xa, profil a priori de CO en colonnes partielles (en molec.cm-2) et pour les mêmes couches que la
colonnes 23 to 41
matrice A, avec -999 aux niveaux manquants
A, vecteur d’« averaging kernel » pour la colonne totale pour 19 couches (en colonne partielle), avec
colonnes 42 to 60
-999 aux niveaux manquants (voir ci-dessous pour la description des couches)
Readme v20130301
1/4
Comment lire les données avant le 2 décembre 2010 :
Chaque fichier contient les données pour un jour d’observation. Dans chaque fichier, chaque ligne correspond à une observation.
Les noms de fichiers contiennent la date d’observation. Leur structure est :
iasi_CO_LATMOS_ULB_YYYYMMDD_vXXXXXXXX.txt
où : YYYY = année, MM = mois, DD = jour, XXXXXXXX = numéro de version du code de restitution.
Les données sont organisées en 59 colonnes :
latitude et longitude
colonnes 1 et 2
date (yyyymmdd) et heure (hhmmss)
colonnes 3 et 4
angle zénithal solaire
colonne 5
champ de vue de IASI (0, 1, 2 ou 3)
colonne 6
« flags » de qualité (voir ci-dessous)
colonnes 7 à 14
« super flag » de qualité (voir ci-dessous)
colonne 15
colonne 16
couverture nuageuse dans le pixel fournie par Eumetsat (en %, entre 0 et 25 %)
degrés de liberté du signal (DOFS, ~nombre d’informations indépendantes dans le signal associées à
colonne 17
la distribution vertical du CO)
moyenne quadratique du résidu de l’ajustement (en W/m2/cm-1)
colonne 18
colonne 19
biais du résidu de l’ajustement (en W/m2/cm-1)
colonne totale de CO (en molec.cm-2)
colonne 20
colonne 21
erreur relative sur la colonne totale de CO (rapport erreur_observation/observation)
Xa, profil a priori de CO en colonnes partielles (en molec.cm-2) et pour les mêmes couches que la
colonnes 22 to 40
matrice A, avec -999 aux niveaux manquants
A, vecteur d’« averaging kernel » pour la colonne totale pour 19 couches (en colonne partielle), avec
colonnes 41 to 59
-999 aux niveaux manquants (voir ci-dessous pour la description des couches)
Description des « flags » de qualité :
1. les « flags » descriptifs :
flag 1 égal à 1 si l’altitude de la surface dans notre modèle est négative
flag 2 égal à 1 si Tskin est manquante dans les données IASI Eumetsat de
niveau 2 et est remplacée par la température de brillance à 2143.25
cm-1 dans notre modèle
flag 3 égal à 1 si la différence en valeur absolue entre la Tskin des données
IASI Eumetsat de niveau 2 et la température de brillance à 2143.25 cm-1
est supérieure à 5K
flag 4 égal à 1 si un désert est détecté à la surface de la Terre
2. les « flags » associés à la restitution :
flag 5 égal à 1 si le nombre maximum d’itérations est atteint
sans convergence
flag 6 égal à 1 si le biais du résidu de l’ajustement est pentu
flag 7 égal à 1 si le contraste des raies de CO est faible
flag 8 égal à 1 si le vecteur d’« averaging kernel » contient des
valeurs étranges (généralement trop fortes)
3. le « super flag » de qualité :
Le « super flag » de qualité est un résumé des « flags » de qualité détaillés précédents. Pour le définir, nous utilisons deux autres « flags » associés à
la restitution : le premier pour indiquer que la moyenne quadratique du résidu de l’ajustement est trop élevée et le second pour indiquer que le
biais du résidu de l’ajustement est trop élevé (voir ci-dessus).
Le « super flag » de qualité peut avoir 3 valeurs : 0 quand (i) tous les « flags » précédents sont nuls ou
(ii) la couverture nuageuse est inférieure à 12% (mais supérieure à 0) et le « flag » 2 seul
est égal à 1;
1 quand (i) tous les « flags » associés à la restitution sont nuls avec au moins un « flag » descriptif
égal à 1 ou
(ii) tous les « flags » associés à la restitution sont nuls avec le « flag » 2 seul égal à 1 et la
couverture nuageuse égale à 0 ou
(iii) tous les « flags » associés à la restitution sont nuls avec le « flag » 2 seul égal à 1 et la
couverture nuageuse supérieure ou égale à 12%;
2 quand au moins un « flag » associé à la restitution est égal à 1.
Pour la validation de données, nous recommandons d’utiliser les données pour lesquelles le « super flag » de qualité est égal à 0.
Readme v20130301
2/4
La matrice d’« averaging kernel » (non fournies ici) est sans dimension mais a été calculée à partir de profils en colonnes
partielles, sur 19 niveaux (le niveau 1 correspond à la première couche de l’atmosphère [0-1km], le niveau 2 à la couche
[1-2km],.. Le niveau 19 à la couche [18-60km, sommet de l’atmosphère]).
Ne fournissant ici que les colonnes totales de CO, seul le vecteur d’« averaging kernel », calculé à partir de la matrice, est
donné ici.
Quand les premiers niveaux ne sont pas disponibles (à cause de l’orographie), data=-999.
Pour lisser un profil de monoxyde de carbone, on utilise l’équation suivante :
X_smoothed= A*Xr + (I-A)*Xa
avec
Xr le profil (en colonnes partielles) à lisser
A le vecteur d’« averaging kernel » IASI
Xa le profil a priori IASI (en colonnes partielles).
(Cf Rodgers, 2000)
Pour utiliser proprement les vecteurs d’« averaging kernel », deux conditions doivent être satisfaites :
• les profils doivent être en colonnes partielles;
• le profil à lisser (Xr) doit aller au moins aussi bas en altitude que le profil IASI (il peut descendre plus bas).
Si ces conditions ne sont pas respectées, le lissage avec le vecteur ne donnera pas le même résultat que le lissage avec la
matrice d’« averaging kernels » complète.
Le profil a priori de CO utilisé dans FORLI (en rapport de mélange), entre 0 et 60 km, est le suivant :
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1.0161773E-07
9.4855840E-08
9.1867937E-08
8.9939589E-08
8.8739003E-08
8.8418514E-08
8.7545818E-08
8.6420669E-08
8.3986495E-08
8.0001663E-08
7.5277656E-08
6.9161481E-08
6.3326457E-08
5.7343264E-08
5.1686031E-08
4.6027417E-08
Readme v20130301
3/4
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
4.1054126E-08
3.6674835E-08
3.2485751E-08
2.9398235E-08
2.6610051E-08
2.4046862E-08
2.3019179E-08
2.2254821E-08
2.1616224E-08
2.1599277E-08
2.5668884E-08
3.0270625E-08
3.4893978E-08
3.9139751E-08
4.2789457E-08
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
4.6196803E-08
4.9959250E-08
5.4181389E-08
5.8425609E-08
6.3029508E-08
6.7743093E-08
7.2737994E-08
7.7949241E-08
8.3286388E-08
8.9656617E-08
9.7574193E-08
1.0816715E-07
1.2211041E-07
1.4033574E-07
1.6217000E-07
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
1.8742890E-07
2.1709527E-07
2.4970039E-07
2.8425973E-07
3.2205485E-07
3.6187539E-07
4.0372110E-07
4.4595348E-07
4.9068308E-07
5.3657991E-07
5.8427115E-07
6.3513023E-07
6.9045460E-07
7.4988295E-07
8.1519043E-07
Références:
Description de l’algorithme de restitution
FORLI radiative transfer and retrieval code for IASI
D. Hurtmans, P.-F. Coheur, C. Wespes, L. Clarisse, O. Scharf, C. Clerbaux, J. Hadji-Lazaro, M. George, S. Turquety
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf., 113, 11, 1391.1408, 2012
Validation
Carbon monoxide distributions from the IASI/METOP mission: evaluation with other space-borne remote sensors
M. George, C. Clerbaux, D. Hurtmans, S. Turquety, P.-F. Coheur, M. Pommier, J. Hadji-Lazaro, D.P. Edwards, H. Worden, M. Luo, C.
Rinsland, and W. McMillan
Atmos. Chem. Phys., 9, 8317-8330, 2009
IASI carbon monoxide validation over the Arctic during POLARCAT spring and summer campaigns
M. Pommier, K.S. Law, C. Clerbaux, S. Turquety, D. Hurtmans, J. Hadji-Lazaro, P.-F. Coheur, H. Schlager, G. Ancellet, J.-D. Paris, P.
Nédélec, G.S. Diskin, J.R. Podolske, J.S. Holloway, and P. Bernath
Atmos. Chem. Phys., 10, 10655-10678, doi:10.5194/acp-10-10655-2010, 2010
Retrieval of MetOp-A/IASI CO profiles and validation with MOZAIC data
E. De Wachter, B. Barret, E. Le Flochmoën, E. Pavelin, M. Matricardi, C. Clerbaux, J. Hadji-Lazaro, M. George, D. Hurtmans, P.-F.
Coheur, P. Nedelec, and J. P. Cammas
Atmos. Meas. Tech., 5, 2843-2857, doi:10.5194/amt-5-2843-2012, 2012
Validation of IASI FORLI carbon monoxide retrievals using FTIR data from NDACC
T. Kerzenmacher, B. Dils, N. Kumps, T. Blumenstock, C. Clerbaux, P.-F. Coheur, P. Demoulin, O. García, M. George, D.W.T. Griffith, F.
Hase, J. Hadji-Lazaro, D. Hurtmans, N. Jones, E. Mahieu, J. Notholt, C. Paton-Walsh, U. Raffalski, T. Ridder, M. Schneider, C. Servais,
and M. De Mazière
Atmos. Meas. Tech., 5, 2751-2761, doi:10.5194/amt-5-2751-2012, 2012
Assimilation of IASI satellite CO fields into a global chemistry transport model for validation against aircraft measurements
A. Klonecki, M. Pommier, C. Clerbaux, G. Ancellet, J.-P. Cammas, P.-F. Coheur, A. Cozic, G.S. Diskin, J. Hadji-Lazaro, D.A. Hauglustaine,
D. Hurtmans, B. Khattatov, J.-F. Lamarque, K.S. Law, P. Nedelec, J.-D. Paris, J.R. Podolske, P. Prunet, H. Schlager, S. Szopa, and S.
Turquety
Atmos. Chem. Phys., 12, 4493-4512, doi:10.5194/acp-12-4493-2012, 2012
Carbon monoxide urban emission monitoring: A ground-based FTIR case study
Y. Té, E. Dieudonné, P. Jeseck, F. Hase, J. Hadji-Lazaro, C. Clerbaux, F. Ravetta, S. Payan, I. Pépin, D. Hurtmans, J. Pelon, and C. CamyPeyret
J. Atmos. Oceanic Technol., 29, 7, 911-921, doi: 10.1175/JTECH-D-11-00040.1, 2012
Decadal record of satellite carbon monoxide observations
H.M. Worden, M.N. Deeter, C. Frankenberg, M. George, F. Nichitiu, J. Worden, I. Aben, K.W. Bowman, C. Clerbaux, P.-F. Coheur,
A.T.J. de Laat, R. Detweiler, J.R. Drummond, D.P. Edwards, J.C. Gille, D. Hurtmans, M. Luo, S. Martínez-Alonso, S. Massie, G. Pfister,
and J.X. Warner
Atmos. Chem. Phys., 13, 837-850, doi:10.5194/acp-13-837-2013, 2013
Des références concernant FORLI-CO and IASI sont mises à jour ici : http://iasi-chem.aero.jussieu.fr/documentation.htm
Vous trouverez plus de publications IASI ici : http://smsc.cnes.fr/IASI/A_publications.htm
Readme v20130301
4/4